Файл: Приднестровский Государственный Университет им. Т. Г. Шевченко Инженернотехнический институт.docx

Проектирование тихоходного вала

Эскизная компоновка тихоходного вала изображена на рис. 4.



Рис. 4. Схема тихоходного вала

Определение диаметральных размеров
тихоходного вала

Диаметр d₅ определяется по приближенной формуле:

=мм

(округлить до целого числа из стандартного ряда),
где Р₃ – мощность на тихоходном валу,кВт (см. п.6 расчета);п₃ – частота вращения, мин^-1 (см. п.5 расчета); Диаметр d₅ округляется до ближайшего больше целого числа из стандартного ряда (см. стр. 20), что необходимо для компенсации ослабления вала шпоночным пазом.

Диаметр d₆ определяется также, как и диаметр d₃ по формуле:

d₆ = d₅ + х = мм и должно получиться число, оканчивающееся на 0 или 5, т.к. на этом участке вала устанавливают подшипники (х ≥ 3).

Диаметр d₇= d₆+ 5 = мм

Диаметр d₈= d₇+ 5 = мм


Рис. 7. Схема тихоходного вала

Определение линейных размеров тихоходного вала

Длину участка вала l₅ можно также определить в зависимости отдиаметра d₅: при d₅ равном от 32 до 40 ммl₅=60 мм; при d₅>40 ммl₅=85 мм.

Длина участка вала l₆, как и длина быстроходного вала l₂, может быть принята предварительно

l₆ = 50…60=мм

с последующей корректировкой после вычерчивания подшипникового узла. Длина участка вала l₇ определяется по формуле:

l₇ = b₂ + 13…15= мм,

где b₂ –ширина колеса, полученная при расчете зубчатых
передач (см. п. 14 расчета).

Размер Δ = 8…10 мм, принимаем Δ = мм

l₈ = В_подш+ 2…3 мм.

При эскизной компоновке l₈ можно принимать 20…25 мм.

Принимаем l₈ = мм

B_ред= l₇ + Δ = мм

Определив таким образом размеры валов, вычерчивают их на эскизной компоновке и замеряют размеры

---

а, в, с, и а´, в´, с´ между точками А, В, С, Д и А´, В´, С´, Д´ тихоходного и быстроходного валов соответственно (рис. 3 и 4). Можно считать, что точкиА´ и С´ находятся от ступени вала на расстоянии, равном половине ширины подшипника, т.е. l₉ = 9…11 мм, а точки А и С находятся на l₁₀ = 10…12 мм.

_____________

Примечание

Если принять Δ = 10 мм, l₆=55 мм, l₁₀=12 мм, l₇=b₂ + 14 мм, то размер a, bи cможно определить аналитически:

a= мм;

b= мм;

c= 0,75· d₅ + 43 мм.

ТочкаВ´ находится в середине размера b₁, а точка В находится на расстоянии l₁₁ = .

Точки Д´ и Д находятся в середине размеров l₁ иl₅ соответственно.

Вычерчивание быстроходного и тихоходного
валов редуктора на эскизной компоновке

При вычерчивании валов на эскизной компоновке необходимо согласовать положение входного конца быстроходного вала и выходного конца тихоходного вала с заданием. На этом же этапе предварительно намечают контуры подшипников. Вначале предполагают установку шариковых подшипников средней серии (табл.10).

---

Выбор материалов для изготовления валов

Прежде чем приступить к расчету валов, необходимо выбрать материал для его изготовления.

Для быстроходного вала, который чаще всего выполняется как вал-шестерня, т.е. из того же материала, что и шестерня, материал уже задан (сталь ………….)(см. п.10 расчета), а тихоходный вал может быть изготовлен либо из углеродистых сталей марок 35, 40, 45, 50, либо из легированных сталей марок 35Х, 40Х, 40ХН, 35ХГСА и др. (табл. 5).

Следует обратить внимание, что механические свойства материалов, приводимые в различной справочной литературе, зависят от термообработки, способа получения заготовки, размеров заготовки и др.

Таблица 5

Механические свойства поковок (ГОСТ 4543-71)

Марка стали	Термообработка	σт, МПа, не менее	σв, МПа, не менее	НВ	σ-1, МПа	τ-1, МПа	τт, МПа	Ψσ	Ψτ
35 40 45 50 35Х 35ХГСА 40Х 40ХН 40ХН	Нормализация Нормализация Нормализация Нормализация Улучшение Нормализация Нормализация Нормализация Улучшение	250 275 395 305 490 540 345 315 590	500 530 620 610 655 689 590 570 735	140–170 157–197 189–229 165–197 212–248 187–229 174–217 167–207 235–277	245 230 265 280 262 270 345 228 392	145 150 220 165 160 168 170 140 235	150 170 190 180 294 320 195 190 390	0,1 0,1 0,1 0,1 0,12 0,15 0,1 0,1 0,1	0,05 0,05 0,05 0,05 0,1 0,1 0,05 0,05 0,05

---

Определение размеров зубчатого колеса


Диаметр ступицы d_cm:

d_cm ≈ (1,5…1,6)d₇ =мм

гдеd₇ - диаметр вала (см. рис.4),

длина ступицыl_cm= b₂, где b₂ – ширина колеса (см. п.14 расчета)

δ₀=10 мм

толщина диска С≈0,3b₂

С≈ 0,3b₂ = мм

Диаметр окружности центров D_отв:

D_отв≈0,5(D₀ + d_cm) = мм

Диаметр отверстий d_отв:

_dотв≈ = мм

_Фаска:

n ≈ 0,5m_nст= мм

Внутренний диаметр ободаD₀:

D₀≈d_f2 - 2δ₀ =мм

где d_f2 - диаметр впадин зубьев колеса

Значения d₂ , d_f2и d_a2см. п. 20 расчёта

---

Проверочный расчет тихоходного вала на прочность
и выносливость

Определение усилий в зацеплении и сил,
действующих на вал

Окружную силу F_t2 определяем по формуле:

F_t3 = =Н,

где d₂мм- делительный диаметр колеса (см. п. 20 расчета)!

Радиальную силу F_r3 определяем по формуле:

F_r3 = F_t3· = · = Н,

где =20°, tg20°=0,364, а β^o=………. (см. п. 16 расчета)

Осевую силу F_а3 определяем по формуле:

F_а3= F_t3· tgβ = Н.

Изгибающий момент определяем по формуле:

Схема нагружения тихоходного вала (рис. 5)

Для определения усилий, действующих на тихоходный вал, необходимо вычертить схему зацепления в аксонометрии, а направление вращения валов выбрать в зависимости от направления движения конвейера (из задания).

Определение реакций в опорах

Горизонтальная плоскость

В этой плоскости действуют силы F_r2 и F_а2.
Расчет вала выполнить в программе “Балка”.

Рис. 5. Схема нагружения тихоходного вала

= Н

Вертикальная плоскость

В этой плоскости действует сила F_t3.

= =

Полный изгибающий момент в точкеВ (М_В):

---